X = Na*, Ca, , K
Y = Mg, Fe2+, Li, Al, Fe3+, Mn
Z = Al, Mg, Fe3+
T = Si, Al, B
B = B
V = OH, O
W = OH, F, O
Obr. Krystalová struktura turmalínu
Klasifikace turmalínů
Skupina turmalínu zahrnuje 14 samostatných minerálů, které se od sebe liší svým chemickým složením
Skoryl - bohatý Fe černý
Dravit - bohatý Mg hnědý
Uvit - Mg, Ca hnědý, většinou mikroskopický
Li-turmalíny = elbaity (rubelit, verdelit, indigolit) – růžový, zelený, modrý
Geneze
Skoryl je typickým minerálem Al-bohatých světlých granitů.
Turmalín v granitických Li-pegmatitech (skoryl , elbaity), zonální XX
Rožná u Bystřice nad Pernštejnem, Dobrá Voda, Jeclov a Puklice na Jihlavsku ...
Na stratiformních ložiscích rud nebo turmalinitech (dravit – uvit - skoryl)
Turmalíny z metamorfovaných hornin:
Složení turmalínů v metamorfovaných horninách silně kolísá a pocházejí z nich dravit, uvit a skoryl.
Inosilikáty
Hlavní skupiny: pyroxeny
amfiboly
Struktury inosilikátů obecně určují nekonečné řetězce tetraedrů SiO4, které se střídají s pásovými vrstvami oktaedrů, a obojí jsou orientovány rovnoběžně s osou z (vertikálou krystalu).
V pyroxenech a pyroxenoidech jsou řetězce tetraedrů SiO4 jednoduché, v amfibolech dvojité.
V pyroxenech i amfibolech jsou nejsilnější vazby Si-O-Si, které působí ve směrech řetězců a určují prizmatický habitus krystalů (často dlouze sloupečkovitý až vláknitý) a také velmi dobrou štěpnost podle /110/, rovnoběžně s řetězci.
Pyroxeny
Pyroxeny jsou důležité horninotvorné minerály ve většině mafických a ultramafických vyvřelých hornin a ve vysoce metamorfovaných horninách (granulity, eklogity).
Charakteristika:
-
sloupcovité krystaly, prizmatický habitus,
-
štěpnost dle /110/ - štěpné trhlinky v řezech kolmých na z svírají úhel 90o , průřez sloupců čtverec, osmiúhelník
-
barva tmavá (černá, zelená, hnědá)
Pyroxeny dělíme na dvě skupiny:
-
pyroxeny jednoklonné (klinopyroxeny)
-
pyroxeny kosočtverečné (ortopyroxeny)
Struktury pyroxenů – základním znakem je jednoduchý dvojčlánkový řetězec tetraedrů SiO4 s opakujícím se motivem Si2O6 (vzorcová jednotka)
Obr. – typy řetězců v pyroxenech
-
řetězce běží paralelně s vertikálou, vrcholy tetraedrů SiO4 jsou střídavě orientované nahoru a dolů
-
volné vrcholy tetraedrů jsou spojené s dvojitými pásy oktaedrů, které jsou obdobně orientovány
-
celkový pohled na strukturu pyroxenu podél osy z (vidíme jednoduché řetězce tetraedrů a pásy oktaedrů)
-
v oktaedrické koordinaci Mg, Fe, Ca, Al, Na, Li
-
v tetraedrické kromě Si také část Al
Chemické složení pyroxenů
Diagram chemismu pyroxenů se 4 koncovými členy (systém MgSiO3, FeSiO3, CaSiO3 - možné pevné roztoky) vidíme na obr.
Na základě tohoto diagramu vidíme izomorfní řady:
-
ortopyroxeny : řada enstatitová (kompletní pevný roztok):
enstatit Mg2 Si2 O6 ------------ ferosilit Fe2 Si2 O6
značně bohatší Mg, než Fe - bronzit (starší názvy)
více Fe - hypersten
Krystaly kosočtverečných pyroxenů jsou sloupcovité, jen zřídka pravidelně ukončené. Štěpnost dle /110/, někdy lupenité či odlučné podle báze 001, lesk skelný, polokovový (bronzit) až kovový (hypersten). Enstatit je bělavý nebo nazelenalý, bronzit hnědý – bronzový, hypersten téměř černý, často s měděným odleskem (viz cvičení).
-
klinopyroxeny : řada diopsidová (kompletní pevný roztok):
diopsid CaMg Si2 O6 ------------ hedenbergit CaFe Si2 O6
-
tvoří sloupcovité jednoklonné krystaly, zakončené bazálně i pyramidálně
diopsid – zelený, šedozelený
hedenbergit – tmavě zelenočerný
řada augitotvá :
četné pyroxeny, ležící svým chemismem ve vnitřní části diagramu chemického složení pyroxenů
augit – nejběžnější, chemicky složitý klinopyroxen
titanový augit
(Ca, Mg, Fe2+, Fe3+, Ti, Al)2 /(Si, Al)2 O6/
Krystaly typické morfologie, často dvojčatný srůst dle 100, barva hnědočerná, při zvětrávání narezavělá.
řada spodumenová (alkalické pyroxeny): patří sem alkalické pyroxeny
akmit Na Fe Si2 O6
-
makroskopicky podobný augitu, s nímž se izomorfně mísí v řadě přechodných členů
egirín akmit s Al, Ti, Fe2+
spodumen Li Al Si2 O6 - světlých barev, drahokamové odrůdy (zelený, růžový), nachází se vzácně v Li-pegmatitech)
jadeit Na Al Si2 O6
-
vláknitý, vytváří celistvou houževnatou horninu, šedou až zelenou (jadeitit)
Výskyt a asociace
Pyroxeny jsou horninotvornými minerály se značným rozšířením v magmatických a metamorfovaných horninách. Vznikají převážně za vysokých teplot a tlaků.
Snadno zvětrávají (mechanicky – štěpnost, především však chemicky), proto jsou vzácné v klastických sedimentárních horninách
Ortopyroxeny i klinopyroxeny krystalizují z magmatu (tavenin bohatých Mg a Fe). Obvykle asociují s olivínem a bazickými plagioklasy (Bowenovo schema). Gabra, bazalty a jejich tufy (augit, egirín)
Důležitými součástkami hornin zemského pláště jsou:
enstatit, bronzit – peridotity, pyroxenity, v nich jsou též klinopyroxeny blízké
diopsidu (jsou časté v ultramafických uzavřeninách ve vulkanitech – původ z pláště
V metamorfovaných horninách:
Omfacit – v eklogitech
Bronzit – v serpentinitech (hadcích)
Pyroxeny řady diopsid-hedenbergit se vyskytují ve skarnech (hedenbergit – magnetit – amfibol), na kontaktech granitoidních a karbonátových hornin (asociace: grossulár, epidot, wollastonit, vesuvian)
V lithných pegmatitech – spodumen (velké krystaly)
AMFIBOLY
Amfiboly jsou velmi rozšířené minerály, zejména v plutonických vyvřelých horninách (od granitu po gabro), též ve vulkanitech. Jsou hlavními minerály mnoha metamorfovaných hornin.
Charakteristika:
-
prizmatický habitus krystalů, které jsou dlouze sloupečkovité až vláknité (azbesty)
-
výborná štěpnost dle /110/ (lepší než u pyroxenů), úhel 56 a 124o v řezu kolmém na vertikálu – důležitý diagnostický znak
-
barvy tmavé, zřídka světlé
Dělíme je obdobně jako pyroxeny na 2 skupiny:
-
amfiboly jednoklonné (klinoamfiboly)
-
amfiboly kosočtverečné (ortoamfiboly)
Struktura
Základní motiv struktury je dvojitý dvojčlánkový řetězec tetraedrů SiO4, v němž se periodicky opakuje skupina 4 tetraedrů. Vzorcová aniontová skupina je tedy /Si4 O11/ 6- , často bývá v literatuře používána skupina dvojnásobná.
Řetězce tetraedrů se střídají obdobně jako u pyroxenů s oktaedrickými pásy, které jdou též rovnoběžně s vertikálou krystalu (z).
Amfiboly se liší strukturně od pyroxenů šířkou jejich tetraedrických a oktaedrických řetězců (pásů) – řetězec tetraedrů je dvojitý, oktaedrické pásy mají šířku 3-4 oktaedrů – obr.
V oktaedrických pozicích jsou Mg, Fe, Al
Ca, Na, K jsou koordinovány obdobně nebo mezi 8 kyslíky
Některé rohové kyslíky oktaedrů nejsou sdíleny s rohy tetraedrů a jsou obsazovány -OH skupinou.
Vzhled krystalu – obr.
Chemismus a jednotlivé minerály skupiny amfibolů
Celkový chemismus znázorněn v diagramu na obr.
Chemicky se liší amfiboly od pyroxenů dvěma hlavními fenomény:
-
přítomností –OH skupin – amfiboly vznikají v prostředích, obsahujících větší podíly vody, která je začleněna do struktury (krystalují z magmatu později než pyroxeny)
Jednoklonné amfiboly (rozšířenější):
Řada tremolitová: tremolit Ca2 Mg5 /Si4 O11/2 /OH/2
aktinolit větší obsah Fe
ferroaktinolit Ca2 Fe5 /Si4 O11/2 /OH/2
členy bližší tremolitu mají světlou barvu (bílá, šedá, nazelenalá), agregáty stébelnaté až jemně vláknité, amfibolové azbesty
aktinolit – tmavozelený až černozelený, paprsčité agregáty
(jemně vláknité, masivní variety tremolit-aktinolitu jsou známé jako odrůda nefrit (ozdobný kámen)
Řada hornblendu (dříve obecného amfibolu):
amfibol (hornblend) (Ca, Na, K)2 (Mg, FeII,FeIII, Al)5 /(Si, Al)8 O22/ /OH/2
zelenočerný, černý, horninotvorný minerál dioritů, gaber
čedičový amfibol má více Fe, Ti, Na, K
hnědočerný, podobný augitu,
-
tvoří vyrostlice v čedičových tufech, jinak mikroskopicky v bazaltech
Kosočtverečné amfiboly (méně rozšířené):
antofylit (Mg, Fe)7 /Si4 O11/2 /OH/2
gedrit - navíc s Al, FeIII
antofylit - nažloutlý, nazelenalý, ve stébelnatých až vláknitých agregátech (azbest)
Výskyt a asociace:
-
ve vyvřelých (zejména plutonických horninách) a v metamorfovaných horninách v širokém rámci jejich chemického složení
Vyvřelé horniny: amfibol - hornblend (s Ca) – granity, granodiority, diority, gabra
čedičový amfibol – bazalty a jejich tufy
Metamorfované horniny:
Řada různých amfibolů, často společný výskyt několika zástupců amfibolů:
-
tremolit, aktinolit, antofylit, hornblend – v horninách relativně obohacených Mg (aktinolitické břidlice, amfibolity, tremolitové mramory)
-
antofylit – na puklinách hadců, reakční lemy mezi pegmatity a hadci
-
glaukofan – glaukofanové břidlice (vysokotlaká metamorfóza)
-
ve skarnech a vápenatosilikátových horninách (erlanech) –tremolit, tremolit-aktinolit, často v paragenezi s dalšími Ca-minerály (grossular, diopsid, wollastonit)
Fylosilikáty (vrstevní silikáty)
Tetraedry SiO4 jsou propojeny třemi vrcholy do nekonečných rovinných sítí s hexagonální nebo pseudohexagonální symetrií. Symetrie makrokrystalu je jednoklonná.
Periodicky se opakuje motiv /Si4 O10/ 4- .
Tyto sítě jsou kombinovány s vrstvami oktaedrů a vytvářejí množství fylosilikátů s výbornou štěpností podle báze 001. proč???
Struktura určuje též lístkovitý, tabulkovitý habitus krystalů
Nejdůležitějšími skupinami fylosilikátů jsou mastek, slídy, jílové minerály a chlority, serpentin.
Struktury
Základní struktura běžných fylosilikátů sestává z vrstev tetraedrů SiO4, střídajících se s rovnoběžnými vrstvami oktaedricky koordinovaných kationtů.
Vyskytují se 2 typy střídání vrstev:
-
„dvojvrstevné struktury“ – tetraedrická + oktaedrická vrstva, spojené dohromady spolecně sdílenými kyslíky (kaolinit)
-
„trojvrstevné struktury“ – vrstva oktaedrů, sevřená mezi dvěma vrstvami tetraedrů SiO4 (muskovit)
Dvojvrstevné a trojvrstevné struktury jsou dále děleny na základě valence kationtu uvnitř oktaedrické vrstvy:
-
vrstvy s dvojvaznými kationty (Mg, Fe) se označují jako trioktaedrické ( někdy jako brucitové – Mg /OH/2 )
kationty v oktaedrické vrstvě obsazují všechny oktaedrické pozice
př. biotit je trioktaedrická slída K Fe3 /Al Si3 O10/ /OH/2
-
vrstva s trojvaznými kationty (Al) je označena jako dioktaedrická
(též jako gibbsitová – Al /OH/3 )
jsou obsazeny jen 2 ze 3 oktaedrických pozic (třetí je vakantní)
př. muskovit je dioktaedrická slída K Al2 /Al Si3 O10/ /OH/2
Způsob, kterým jsou spojena „souvrství“ ve strukturách fylosilikátů, dále rozlišuje jednotlivé minerální fáze a skupiny a určuje některé z jejich fyzikálních vlastností:
-
vodíkové můstky (dvojvrství u kaolinitu)
-
Van der Valsovy síly (neutrální trojvrství pyrofylitu a mastku)
-
molekuly H2O (montmorillonit – bobtnání)
-
v případě slíd je jeden ze 4 tetraedrů obsazen Al 3+ a přebytek negativního náboje je kompenzován jednovazným kationtem, obvykle K (nebo Na), umístěným mezi trojvrstvími (jde o relativně pevnější spojení „souvrství“)
Jednotlivé minerály – jejich chemismus, vlastnosti a geneze, využití
Vlastnosti – dokonalá štěpnost podle báze /001/
Mastek Mg3 / Si4 O10 / /OH/2
-
bezbarvý, nazelenalý, šedý
-
mastkové břidlice, krupníky (Sobotín) – vzniká přeměnou ultrabazických hornin
Slídy : dioktaedrické (muskovit – paragonit)
muskovit je dioktaedrická slída K Al2 /Al Si3 O10/ /OH/2
trioktaedrické (biotit, flogopit, lepidolit, cinvaldit)
biotit K (Fe, Mg)3 /Al Si3 O10/ /OH/2
flogopit K (Mg)3 /Al Si3 O10/ /OH/2
lepidolit pouze v Li- pegmatitech
Vlastnosti:
Geneze: muskovit horninotvorným minerálem v kyselých magmatitech (granity, pegmatity), metamorfitech (fylit – svor – rula), v klastických sedimentech hojný díky odolnosti vůči zvětrávání
Biotit – od kyselých po bazické magmatity a metamorfity. Chybí v sedimentech – snadno zvětrává ( podléhá chloritizaci)
Flogopit – v dolomitických mramorech, Mg-skarnech, ultrabazických magmatitech
Chlority
- trioktaedrické fylosilikáty, zeleně zbarvené
Hlavní koncové členy:
klinochlor (Mg5 Al) /Si3 Al O10 / (OH)8
chamosit (Fe2+5 Al) /Si3 Al O10 / (OH)8
Geneze: metamorfní minerály (nízká metamorfóza) – chloritické břidlice, zelené břidlice
-
alpská parageneze (Sobotín, Černá Voda)
-
Fe-chlority v sedimentárních a slabě metamorfovaných železných rudách (Lahn-Dill – šternbersko-hornobenešovský pruh – Nízký Jeseník)
Skupina serpentinu Mg6 /Si4 O10/ /OH/8
Antigorit - lupenitý
Serpentin
Chryzotil - hadcový azbest
Geneze: vzniká přeměnou olivínu (serpentinizací)
- z ultrabazických hornin (peridotitů) vznikají serpentinity (hadce)
„Jílové minerály“ – fylosilikáty s velikostí částic pod 0.01 mm, studovatelné zejména RTG-difrakčními metodami, elektronovým mikroskopem, mikrosondou, termickou analýzou
-
kaolinit Al4 /Si4 O10/ /OH/8 , součást „kaolínu“ – suroviny pro výrobu porcelánu, kaolinit vzniká zvětráváním živců (Karlovy Vary, Plzeň)
-
montmorillonit – bentonity, montmorilonitové jíly, půdy
-
illit – blízce příbuzné hydromuskovitu, často se smíšenými strukturami, v jílech, jílovcích, jílovitých břidlicích
-
glaukonit – má proměnlivé chemické složení 2-15 % K2O, tvoří intenzívně zelená až sedozelená zrna v příbřežních mořských píscích a pískovcích
Tektosilikáty („network silicates“)
A/ ŽIVCE
-
tvoří ucelenou samostatnou skupinu tektosilikátů, které jsou nejvíce rozšířeny v zemské kůře. Jsou podstatnými minerály většiny vyvřelých hornin a obvykle jsou hojné v mnoha metamorfovaných i sedimentárních horninách
-
strukturní rozdíly mezi živci odrážejí změny v tlaku a teplotě při krystalizaci hornin, ve kterých se vyskytují
-
podobně chemické složení živců odráží celkový chemismus mateřských hornin – proto je charakter živců důležitým kriteriem pro klasifikaci vyvřelých hornin
Chemické složení živců
Rozeznáváme živce draselné: K Al Si3 O8 ORTOKLAS
MIKROKLIN
SANIDIN (K+Na)
A živce sodnovápenaté /plagioklasy/, které tvoří izomorfní řadu (= úplný pevný roztok) s krajními členy:
Na Al Si3 O8 ALBIT
Ca Al2 Si2 O8 ANORTIT
Jednotlivé členy (albit, oligoklas, andezín, labradorit, bytownit, anortit)
Živce s K a Na jsou nazývány „alkalické živce“. Sestávají ze dvou chemicky odlišných koncových členů, pevný roztok mezi nimi je úplný za vysoké teploty:
K Al Si3 O8 K-živec
Na Al Si3 O8 Na-živec (albit)
Substituce Na – K, poměr Al/Si zůstává konstantní 1:3
- rychlým ochlazením pevného roztoku obou složek vzniká ve vulkanitech homogenní sanidin
-
při pomalejším ochlazování ( intruze) se ve struktuře původně homogenního živce objevují určité nepravidelnosti v uspořádání kationtů a alkalický živec se rozpadá na „výrůstky“ = odmíšeniny K-bohatých a Na-bohatých živců.
U plagioklasů se setkáváme s výraznými exsolučními strukturami, kdy se od sebe odmísí 2 živce (často v submikroskopickém měřítku). Zejména u plagioklasů intermediárního složení – velká rozmanitost exsoluce, tvorba doménových struktur
Mísitelnost 3 komponent (K-, Na- a Ca-) je omezena především mezi K-živcem a anortitem
Struktury živců
Všechny živce jsou charakterizovány trojrozměrným skeletem tetraedrů SiO4, které jsou vzájemně propojeny všemi rohovými kyslíky.
Struktury živců mohou být odvozeny ze struktury coesitu. Rozdíl je ten, že u živců strukturní rovina xz – je rovinou zrcadlení – zdvojuje objem dutin ve struktuře a umožňuje tak pojmout velké kationty K, Na, Ca.
Ve struktuře coesitu najdeme poze kluznou rovinu souměrnosti xz, která naopak způsobuje uzavření uvedených dutin, takže struktura nepřijímá další kationty
Symetrie struktur a uspořádanost
-
Vysokoteplotní alkalické živce jsou monoklinické (sanidin) – struktury jsou neuspořádané (distribuce kationtů Al a Si je nahodilá)
-
S ochlazováním se Al a Si v tetraedrických polohách začíná zákonitě uspořádávat a to je příčinou poklesu symetrie na trojklonnou.
Částečně uspořádanou strukturu má ortoklas, tato struktura je stále ještě monoklinická (vzniká pomalým ochlazováním pod 800 oC)
Dalším ochlazováním (pod 600 oC) vzniká úplně uspořádaný K-živec mikroklin (triklinický), má již pravidelně uspořádané Al a Si v tetraedrických polohách.
Plagioklasy jsou triklinické.
Krystalografie živců
Dvojčatné srůsty
Fyzikální vlastnosti
Výskyt a asociace živců
Živce jsou přítomné a obvykle hojné skoro ve všech vyvřelých horninách i metamorfovaných horninách, jsou běžné i v mnohých sedimentech.
Ve vyvřelých horninách – v kyselých intruzívních /žuly, granodiority/ jsou běžné K-živec (ortoklas, mikroklin) + kyselý plagioklas + křemen (viz. Bowen. schema), v kyselých vulkanitech sanidin
-
alkalické živce obvykle asociují s dalšími minerály draslíku (muskovitem, biotitem)
-
v horninách bazických (bazalty, gabra) – hojné bazické plagioklasy, chybějí K-živce a křemen
Živce sedimentárních a metamorfovaných hornin odrážejí složení zdrojových hornin:
-
Ca-plagioklasy snadno chemicky zvětrávají, kyselé jsou odolné. Proto v klastických sedimentech bývají pouze albit, oligoklas, (andezín) + K-živce (ortoklas, mikroklin).
-
při metamorfóze sedimentů, bohatých jílovou složkou, vznikají alkalické živce, Na-plagioklasy a křemen (fylity, svory, ruly, migmatity)
V pegmatitech – z K-živců mikroklin (někdy zelená varieta amazonit), z plagioklasů albit
Hydrotermální proces – živce chybí s výjimkou „alpské parageneze“, kde je albit a mikroklin (var. adulár – nejníže teplotní K-živec)
Dostları ilə paylaş: |